Фамилия Семирьянов — один из тех случаев, когда внешняя простота обманчива, а корень уходит в дохристианские славянские имена. В её основе лежит древнерусское нецерковное имя Семирьян, которое, в свою очередь, является формой от числительного «семь» и суффикса -ьян. Такие имена (Семир, Семирка, Семерень) давали в семье, где было много детей: Семирьян — буквально «седьмой ребёнок» или «рождённый в седьмую очередь». Это не прозвище, а именование по порядку рождения, распространённое в крестьянской среде до XVII века.

Модель образования типична для восточнославянских фамилий: основа Семирьян + патронимический суффикс -ов. Это значит, что фамилия закрепилась за потомками человека по имени Семирьян, примерно в XVI–XVII веках, когда на Руси шёл процесс массовой фиксации родовых имён. Интересно, что суффикс -ьян в данном случае редок: он встречается в именах вроде Демьян (от лат. Damianus) или Севастьян, но в славянском числительном «семь» он даёт уникальное образование, не имеющее прямых аналогов в современных фамилиях.

Географически фамилия Семирьянов тяготеет к северным и центральным регионам России — Вологодской, Костромской, Архангельской губерниям, где дольше сохранялись архаичные формы имён. Встречается она нечасто, что объясняется редкостью самого исходного имени. В говорах тех мест имя Семирьян могло произноситься и как Семерьян, что дало бы фамилию Семерьянов — её можно считать диалектным вариантом.

Версия о связи фамилии с тюркским корнем (например, от «семир» — «жирный, тучный») маловероятна: суффикс -ьян нехарактерен для тюркских заимствований в русском языке, а числительное «семь» лежит на поверхности. Таким образом, предок носителя фамилии Семирьянов с высокой вероятностью был седьмым сыном или седьмым ребёнком в большой крестьянской семье, и это имя закрепилось за его родом на века.